CN101824124A - 含偶氮单体的光响应水凝胶的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光化学合成技术领域，尤其涉及一种光响应水凝胶的制备方法。一种含偶氮单体的光响应水凝胶的制备方法，丙烯酸酯为主体，偶氮单体用量为丙烯酸酯质量的1～5％，N，N亚甲基双丙烯酰胺用量为丙烯酸酯质量的5～20％，聚乙二醇二丙烯酸酯用量为丙烯酸酯质量的5～20％，水用量为丙烯酸酯质量的200～400％，反应采用可见光照射，采用相同质量的樟脑琨和对-N，N-二甲氨基苯甲酸乙酯为丙烯酸酯质量的0.5～5％，光源的的光强控制在30mW～300mW，制备的温度为-80℃～80℃，制备过程是将合适比例配好的混合物注入到透明且密闭的模具中，调节好温度，采用可见光光源照射2～60分钟，光响应水凝胶就制备出来了。

Description

含偶氮单体的光响应水凝胶的制备方法

技术领域

本发明涉及光化学合成技术领域，尤其涉及一种光响应水凝胶的制备方法。

背景技术

智能水凝胶包括温敏性水凝胶、pH敏感水凝胶、光敏感水凝胶、葡萄糖敏感水凝胶、电敏感水凝胶等。应用最广的温敏性水凝胶和pH敏感水凝胶都有其自身的缺点：温敏性水凝胶受限于热扩散和温度对目标分子的不利影响，pH敏感水凝胶受限于氢离子的扩散。相比之下，光刺激能够实现瞬时性和准确性，所以光响应水凝胶较前两者有特殊的优点。而偶氮苯是制备光响应水凝胶最为常见的基团。偶氮苯基团在不同的温度光致异构化速度不同，使得制备的聚合物结构也将不同。利用偶氮苯这种特殊的性能，就能制备出结构与性能不同的聚合物。这种显著的特点吸引了大量的研究人员对其进行研究。

含偶氮苯单体的光响应水凝胶是最有代表性的智能水凝胶。在不同光源的照射下，偶氮苯发生顺反异构，进而在其尺寸、形状和极性发生相应的变化。Chengbin Gong(Chengbin Gong et al.Chem.Mater，2008，20，1353-1358)等人合成了一种水溶性偶氮苯，并制备成水凝胶，着重调查了不用链长交联剂对水凝胶性能的影响。Yan-Li Zhao(Yan-Li Zhao et al.Langmuir 2009，Letter)等人调查了由偶氮苯顺反异构引起光响应水凝胶的gel-sol和sol-gel相转移的变化。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明要解决的技术问题是：针对现有的光响应水凝胶合成方法繁琐的问题，提供一种含偶氮单体的光响应水凝胶的制备方法。

为了克服背景技术中存在的缺陷，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：含偶氮单体的光响应水凝胶的制备方法，丙烯酸酯为主体，偶氮单体用量为丙烯酸酯的1～5％(质量比)，N，N亚甲基双丙烯酰胺用量为丙烯酸酯的5～20％(质量比)，聚乙二醇二丙烯酸酯用量为丙烯酸酯的5～20％(质量比)，水用量为丙烯酸酯的200～400％(质量比)，反应采用可见光照射，采用相同质量的樟脑琨(CQ)和对-N，N-二甲氨基苯甲酸乙酯(EDMAB)为丙烯酸酯的0.5～5％(质量比)，光源的的光强控制在30mW～300mW，制备的温度为-80℃-80℃，制备过程是将合适比例配好的混合物注入到透明且密闭的模具中，调节好温度，采用可见光光源照射2～60分钟，光响应水凝胶就制备出来了。

本发明中所述的活性偶氮单体为水溶性的具有聚合活性的偶氮苯化合物，其化学结构为：

R₁为H、NO₂、CN、Cl、COOH、SO₃H、OH或NH₂，R₂为H、NO₂、CN、Cl、COOH、SO₃H、OH、NH₂。

本发明中所述的丙烯酸酯为丙烯酸羟乙酯(HEA)或甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)。

本发明中所述的制备过程中的温度优选为-40℃～40℃。

本发明中所述的制备过程中光照强度优选为50mW～200mW。

有益效果：本发明采用光聚合工艺，光聚合工艺具有温和的反应条件、快速和空间可调等特点，所以是很适合制备生物材料的工艺。该反应条件温和，步骤简单。本发明方法制备出的水凝胶表现出不同的微观结构和不同的溶胀、释放机理，可用于药物控释材料、组织工程等生物医学方面。

附图说明

图1为可见光照射下，实施例一水凝胶的扫描电镜图；

图2为可见光照射下，实施例二水凝胶的扫描电镜图；

图3为可见光照射下，实施例三水凝胶的扫描电镜图；

图4为可见光照射下，实施例四水凝胶的扫描电镜图；

具体实施方式

实施例一：温度为-40℃，偶氮单体为4-磺酸基-4’丙烯酰氧基偶氮苯水凝胶的制备

将HEA(1.5g)、PEGDA-600(0.15g)、N，N亚甲基双丙烯酰胺(0.15g)、樟脑琨(CQ)和对-N，N-二甲氨基苯甲酸乙酯(EDMAB)各(0.075g)的混合溶液超声10分钟，分别加入4-磺酸基-4’丙烯酰氧基偶氮苯0.015g。在低温聚合箱中调节温度为-40℃，采用可见灯(50mw)照射5分钟。将制备的胶体用水冲洗5次，放入真空烘箱40℃条件下24小时。

制备的微观结构区别如图1所示。其中偶氮单体结构式如(I)所示。

实施例二：温度为0℃，偶氮单体为2-氯-4-磺酸基-4’丙烯酰氧基偶氮苯水凝胶的制备

(1)将HEA(1.5g)、PEGDA-400(0.075g)、N，N亚甲基双丙烯酰胺(0.075g)、TPO(0.015g)的混合溶液超声10分钟，分别加入2-氯-4-磺酸基-4’丙烯酰氧基偶氮苯0.03g和水(4.5g)。在低温聚合箱中调节温度为0℃，采用可见灯(100mw)分别照射10分钟。将制备的胶体用水冲洗5次，放入真空烘箱40℃条件下24小时。

制备的微观结构区别如图2所示，其中偶氮单体结构式如(II)所示。

实施例三：温度为20℃，偶氮单体为2-氰基-4-磺酸基-2’-羧基-4’-丙烯酰氧基偶氮苯水凝胶的制备

(1)将HEA(1.5g)、PEGDA-200(0.225g)、N，N亚甲基双丙烯酰胺(0.225g)、TPO(0.03g)的混合溶液超声10分钟，加入2-氰基-4-磺酸基-2’-羧基-4’-丙烯酰氧基偶氮苯0.045g和水(6g)。在加热套中调节温度为20℃，采用可见灯(120mw)照射20分钟。将制备的胶体用水冲洗5次，放入真空烘箱40℃条件下24小时。

制备的微观结构区别如图3所示，其中偶氮单体结构式如(III)所示。

实施例四：温度为40℃，偶氮单体为2-羧基-4-磺酸基-4’甲基丙烯酰氧基偶氮苯水凝胶的制备

(1)将HEA(1.5g)、PEGDA-800(0.3g)、N，N亚甲基双丙烯酰胺(0.3g)、TPO(0.045g)的混合溶液超声10分钟，分别加入2-羧基-4-磺酸基-4’甲基丙烯酰氧基偶氮苯(0.06g)和水(6g)。在加热套中调节温度为40℃，采用可见灯(200mw)照射30分钟。将制备的胶体用水冲洗5次，放入真空烘箱40C条件下24小时。

制备的微观结构区别如图4所示，其中偶氮单体结构式如(IV)所示。

Claims (5)

1.一种含偶氮单体的光响应水凝胶的制备方法，其特征在于：丙烯酸酯为主体，偶氮单体用量为丙烯酸酯质量的1～5％，N，N亚甲基双丙烯酰胺用量为丙烯酸酯质量的5～20％，聚乙二醇二丙烯酸酯用量为丙烯酸酯质量的5～20％，水用量为丙烯酸酯质量的200～400％，反应采用可见光照射，采用相同质量的樟脑琨和对-N，N-二甲氨基苯甲酸乙酯为丙烯酸酯质量的0.5～5％，光源的的光强控制在30mW～300mW，制备的温度为-80℃～80℃，制备过程是将合适比例配好的混合物注入到透明且密闭的模具中，调节好温度，采用可见光光源照射2～60分钟，光响应水凝胶就制备出来了。

2.如权利要求1所述的含偶氮单体的光响应水凝胶的制备方法，其特征在于：所述的活性偶氮单体为水溶性的具有聚合活性的偶氮苯化合物，其化学结构为：

R₁为H、NO₂、CN、Cl、COOH、SO₃H、OH或NH₂，R₂为H、NO₂、CN、Cl、COOH、SO₃H、OH、NH₂。

3.如权利要求1所述的含偶氮单体的光响应水凝胶的制备方法，其特征在于：的丙烯酸酯为丙烯酸羟乙酯或甲基丙烯酸羟乙酯。

4.如权利要求1所述的含偶氮单体的光响应水凝胶的制备方法，其特征在于：所述的制备过程中的温度优选为-40℃～40℃。

5.如权利要求1所述的含偶氮单体的光响应水凝胶的制备方法，其特征在于：的制备过程中光照强度优选为50mW～200mW。

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